Optique

Le laboratoire du Dr Zwanziger développe de nouveaux matériaux vitreux qui auront une portée lointaine.

Josef ZWANIGER Optics research

Anglais

Josef ZWANZIGER

Dr. Josef Zwanziger

Chaire de recherche du Canada en étude des matériaux par résonance magnétique nucléaire Professeur, département de chimie, Université Dalhousie

Secteur de recherche
Le laboratoire de M. Zwanziger met au point de nouveaux matériaux vitreux destinés aux instruments d’optique et à l’industrie du bâtiment. En combinant diverses approches (expérimentale, par simulation numérique, théorique), on s’efforce d’y comprendre la performance de ces matériaux à l’échelle de l’atome.

Utilité de la recherche
Le verre optique servant à fabriquer l’équipement de haute technologie, notamment les projecteurs grand­format et les microscopes, est constitué d’environ 50 % de plomb. Le plomb confère au verre sa transparence, sa solidité et sa résistance aux variations de température, mais il constitue aussi une sérieuse menace pour l’environnement. L’équipe de M. Zwanziger a recouru à la modélisation prédictive — sur l’infrastructure de Calcul Canada — pour créer des verres de remplacement sans plomb.

Qu’explorez­vous avec vos travaux?
Je travaille dans le domaine de la science des matériaux. En quelques mots, nous créons du verre optique sans contrainte, dans la fabrication duquel n’entrent ni le plomb, ni aucun autre additif susceptible de causer du tort à l’environnement. Le simple fait de coller ou d’attacher à l’aide d’une pince la lentille en verre d’un microscope polarisant (couramment employé en géologie, en minéralogie et en chimie) engendre une contrainte suffisante pour que la qualité de l’image s’en ressente. Or, on sait depuis à peu près un siècle qu’une telle détérioration disparaît si on ajoute une très grande quantité de plomb au verre. Le verre au plomb donne de bons résultats et se fabrique aisément.

Pourquoi le remplacer, dans ce cas?
Parce qu’il est nocif pour l’environnement. En outre, l’Union européenne interdit l’usagedu plomb dans l’équipement électronique. Les pressions se multiplient pour qu’on abandonne l’utilisation du plomb et une entreprise nous a approchés pour savoir s’il serait possible de créer des produits ne contenant pas de plomb.

À quoi ont abouti les recherches?
Nous avons résolu le problème. Nous avons découvert que d’autres éléments du tableau périodique, sans effet sur l’environnement, ont des interactions de même nature. L’étain en est un. Ensuite, nous avons inventé une recette pour fabriquer du verre à l’étain et de nombreuses autres sortes de verre, aux propriétés identiques à celle du verre au plomb, mais tout à fait inoffensifs. La recherche n’en est encore qu’au stade fondamental, mais nous avons prouvé que cela fonctionne. La société Corning a testé la formule et obtenu de bons résultats elle aussi. Un autre groupe, du Japon celui-là, a mis nos idées en pratique. Je suis absolument convaincu que la formule sera exploitée industriellement — il n’y a aucun doute là­dessus.

En quoi l’infrastructure de Calcul Canada est­ elle si importante pour vos recherches?
L’autre possibilité consistait à fabriquer toutes les sortes de verre imaginables en laboratoire, travail que je ne confierais jamais à des étudiants en maîtrise ou au doctorat, car ils devraient manipuler des substances d’une grande toxicité, comme le mercure ou le thallium. À la place, nous avons utilisé les ordinateurs de Calcul Canada pour faire les calculs avec tous les composés qu’autorise le tableau périodique, pour ensuite dégager les tendances qui ressortaient parmi certains de ces composés et, de là, prévoir les matériaux qui reproduiront les propriétés du plomb. Nous n’aurions jamais pu résoudre un tel problème sans cette puissance de calcul. J’ignore comment nous aurions pu y parvenir autrement.

À quel réseau régional de Calcul Canada faites­ vous actuellement appel?
WestGrid et Acenet. Ce que j’apprécie vraiment avec Calcul Canada, c’est que nous avons accès à tous les réseaux régionaux. On peut se servir de n’importe quel ordinateur au pays, peu importe la région où l’on est.

Vos travaux dans ce domaine se poursuivent­ ils?
Oui. Nous avons commencé à comprendre pourquoi le verre réagit différemment lorsqu’on change la couleur de la lumière. Dans le meilleur des mondes, il devrait se comporter exactement de la même façon, peu importe la couleur qui le traverse. Nous avons découvert comment surmonter cette difficulté et affranchir le verre de sa dépendance à la couleur. Ces travaux exigent d’énormes calculs, irréalisables sans les ressources de Calcul Canada.

Top